[發明專利]一種模擬深海環境的腐蝕試驗裝置和試驗方法

無效

• 申請號: 201310023547.9
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103115862A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 孫桂芳;張滿奎;周瑞;張永康;馮愛新;王昆
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于模擬試驗裝置技術領域，特別涉及模擬材料在深海環境中的腐蝕性能的試驗裝置領域。

背景技術

隨著人類對于資源的開采和利用，陸上非可再生資源已經基本開發殆盡，頻發的石油危機經常引起人們對于能源危機的恐懼。除了開發水電、風能、太陽能、潮汐能之外，海底是人類開發新能源的新方向。海洋工程的發展關系到環境保護、資源開發和國土主權安全，是我國建設海洋強國的重要支撐。隨著海洋開發和利用的迅猛發展，海洋工程領域正成為各國科學研究與生產開發的熱點之一。海洋結構與裝備及深海能源開發也逐漸受到各國的大力關注。然而海洋為一個嚴酷的綜合腐蝕環境它涉及到溫度、壓強、海水流速、PH值、鹽度和溶解氧濃度等，海洋結構與裝備及深海能源開發的機械部件在海水中腐蝕較嚴重。需求耐蝕性的材料也一直是人們關注的問題。

對新開發的材料以及要應用到海洋裝備中的材料，均要進行海洋腐蝕性能測試。傳統的海洋腐蝕試驗主要是在實際的海洋中設站進行試驗，比如坐底式試驗裝置和錨掛式試驗裝置。雖然海洋現場的試驗完全符合實際工況條件，但是這種試驗方法需要大量的人力、物力和財力，且試驗數據的測試和觀察也因環境的惡劣而困難。通過開發設計室內海洋腐蝕試驗裝置進行模擬實際海洋環境中的腐蝕是比較理想的方法，這對研究材料在海洋環境中的腐蝕行為和機理以及開發耐蝕性材料具有重要的意義。

關于模擬海洋環境的腐蝕，已有相關的室內試驗裝置得到應用，也有相關的專利得到公布。例如專利號為200720076734.3的專利公開了一種多功能環境控制加速腐蝕實驗箱，該實驗箱可以模擬多種海洋環境工況，但是不能模擬深海的高壓及溫度狀況；專利號為201010162126.0的專利，公布了一種溫度壓力可控型旋轉式沖蝕實驗裝置，不能模擬深海溶氧量和溫度狀況。專利號為201020249391.8的專利，公布了一種模擬海洋環境的試驗裝置，同樣不能模擬深海高壓狀況。專利號為201010033689.X的專利，公布了一種用于測試材料在模擬深海環境腐蝕性能的實驗裝置，可以模擬深海中的高壓，低溫等狀況，但是不能模擬深海中海水流速狀況。其它專利公布的試驗裝置，也不能完全模擬深海中的海水環境。

發明內容

為了彌補現有技術中的不足，本發明提供一種能夠模擬深海環境溫度、壓強、海水流速、PH值、鹽度和溶解氧濃度的試驗裝置，用來測試材料在深海環境中的腐蝕性能。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種模擬深海環境的腐蝕試驗裝置，包括高壓釜、冷凝管、壓縮機、冷凝器、單向閥A、空氣泵、氮氣瓶、加壓泵、單向閥B、試樣投放裝置、排氣管、溶解氧傳感器、超聲波多普勒流速儀、壓力傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器、PH計、排水管、攪拌電機、攪拌槳葉和控制柜；其中：冷凝管置于高壓釜底部呈S形彎曲狀，高壓釜上有冷凝管進、出口，冷凝管的出口、壓縮機、冷凝器和冷凝管的進口依此相連接構成制冷系統；空氣泵通過單向閥A與高壓釜相連接；氮氣瓶、加壓泵和單向閥B依此相連接后接于高壓釜；試樣投放裝置包括電機、主動齒輪、從動齒輪、螺桿、螺母、支撐架、擋板、螺母導軌和試樣架；主動齒輪安裝在電機上，從動齒輪安裝在螺桿上部，主動齒輪和從動齒輪相嚙合，擋板固定安裝在螺桿上部，由支撐架提供支撐力，螺母導軌固定安裝在支撐架上，螺母外部和螺母導軌內部均為矩形，兩者相配合，螺母在螺母導軌中可上下移動，且不可轉動，螺母與螺桿相配合，螺母下部固定連接有試樣架，試樣架伸入到高壓釜中，從動齒輪、螺桿、螺母、擋板和試樣架的重力均通過擋板由支撐架承受；攪拌電機位于高壓釜的后面，攪拌電機的電機軸所處高度為高壓釜中部并伸進到高壓釜內部中間位置，攪拌槳葉安裝在攪拌電機的電機軸上；控制柜上設有電源開關、控制系統、溶解氧濃度儀表、海水流速儀表、壓力儀表、溫度儀表、鹽度儀表、PH儀表和定時器；溶解氧濃度儀表、海水流速儀表、壓力儀表、溫度儀表、鹽度儀表、PH儀表分別與設置在高壓釜中的溶解氧傳感器、超聲波多普勒流速儀、壓力傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器、PH計相連接；定時器、壓縮機、冷凝器、空氣泵、加壓泵、攪拌電機和電機、溶解氧傳感器、超聲波多普勒流速儀、壓力傳感器、溫度傳感器、鹽度傳感器、PH計均與控制系統相連接，并受控制系統的控制。

本發明中的冷凝管是內部材料為金屬，外部材料為PVC的復合管，因為PVC材料對海水具有好的耐蝕性。